多原子陰離子組成的化合物在加熱時不及二元化合物穩(wěn)定。將含氧酸鹽加熱,它們在絕大多數(shù)情況下分解為酸酐和金屬氧化物或其它產(chǎn)物。如:
在常見的含氧酸鹽中,磷酸鹽、硅酸鹽都比較穩(wěn)定,它們在加熱時不分解,但容易脫水縮合為多酸鹽。比較不穩(wěn)定的為硝酸鹽和鹵酸鹽。碳酸鹽和硫酸鹽等居中。硫酸鹽的分解溫度一般在1273K以上。堿金屬的硫酸鹽在高溫下?lián)]發(fā)但不分解。許多重金屬的硫酸鹽如CdSO4和PbSO4等,在一般加熱條件下都很穩(wěn)定,所以能用于定量分析。但是氧化態(tài)為+Ⅲ的Al3+、Cr3+和Fe3+的硫酸鹽不穩(wěn)定,在加熱時分解為SO3和金屬氧化物。從表15-12可知,碳酸鹽的分解溫度幅度較廣。從總體上看,碳酸鹽比硫酸鹽易于分解,產(chǎn)物為CO2和金屬氧化物。硝酸鹽又比碳酸鹽更易于分解,產(chǎn)物隨金屬的活潑性的差異而有亞硝酸鹽或金屬氧化物或金屬。
酸式鹽同正鹽比較,前者往往不及后者穩(wěn)定。
含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性可以用分解變(即分解熱)來衡量。同一類的含氧酸鹽,其熱分解溫度大致與分解熱成正比,分解熱大,說明該鹽穩(wěn)定;反之,不穩(wěn)定。表15-12匯列了一些碳酸鹽的分解熱和分解溫度。
表15-12 碳酸鹽的分解熱和分解溫度
與CO32-結(jié)合的離子部分 | Be | Mg | Ca | Sr | Ba | Zn | Pb | Li2 | Na2 | K2 | Rb2 | Cs2 | Ag2 | Tl2 |
△H°/kJ·mol-1 | — | 117 | 177 | 234 | 267 | 71 | 87 | 226 | 321 | 391 | 404 | 407 | 82 | — |
分解溫度/K | 373 | 813 | 1170 | 1462 | 1633 | 573 | 588 | 1543 | 很高 | 很高 | 很高 | 很高 | 491> | 573 |
本表選自高藤一夫編《周期表の化學(xué)》。
由表15-12中數(shù)據(jù)可知碳酸鹽的穩(wěn)定性是:
堿金屬的碳酸鹽>堿土金屬的碳酸鹽>副族元素和過渡元素的碳酸鹽。在堿金屬或堿土金屬各族中,陽離子半徑大的碳酸鹽>陽離子半徑小的碳酸鹽。
以上事實說明含氧酸鹽的穩(wěn)定性除了與含氧陰離子的結(jié)構(gòu)有關(guān)以外,還和陽離子的極化力緊密相關(guān)。陽離子的極化力越強,它越容易使含氧陰離子變形以至于達(dá)到分解的程度。
因為分解熱為含氧酸鹽及其組成氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓之差,所以我們可以利用這些化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓算出此差值,從而對含氧酸鹽的穩(wěn)定性作出判斷。如用MmROn+1式表示含氧酸鹽,它的分解反應(yīng)方程式是:
MmROn+1=(加熱)MmO+ROn
分解熱 △H°=△Hf°(MmO)+△Hf°(ROn)-△Hf°(MmROn+1)
若能用分解自由焓變來衡量含氧酸鹽的穩(wěn)定性,則更為可靠?!鱃°值越正,說明該鹽越穩(wěn)定。